继电保护可靠性及其风险评估研究

摘 要：继电保护系统是维持电力系统的正常运转的保护伞。明确继电保护系统可靠性定义和评估指标，采用有效地评估计算方法，可对继电保护的可靠性来进行风险评估，为电力系统的正常有序发展提供有效意见。

关键词：继电保护系统；可靠性；危险评估

目前电力系统的高速发展对继电保护系统提出了更高的要求，继电保护的可靠性分析工作对电力系统的安全性和稳定性至关重要。目前，充分认识继电保护可靠性分析评价指标，运用有效地评价方法才可以进行有效地风险评估。

1 继电保护系统的可靠性定义和评估指标

1.1 继电保护系统可靠性定义

所谓继电保护系统就是针对电力系统安全运行中的的一些故障和异常情况，比如继电系统的发电机故障、变压器故障、输出线路故障以及母线故障等，当系统出现上述故障时，继电系统会根据已有的设计自动切断信号，相关人员第一时间发现继电系统问题，这样就可以保护继电系统的安全，从而保障继电系统的可靠性运行。继电保护系统装置存在，避免了电网故障导致的电网大面积和长时间断电情况。具体来说继电保护系统目的在于保护电力系统的正常运行，电力系统内部一旦处于保护的系统中的电气设备发生任何故障，继电保护系统就会立发出警报提示，切断信号，自动跳闸。如果继电保护系统发生故障而为及时发现，会对继电设备系统进行损伤，造成设备非正常运行，继电保护系统的可靠性是电力系统的基本保障。

1.2 评估指标

依据继电保护系统工作原理，我们可以看出，继电保护系统最为关键的两个问题是错误性动作和拒绝性动作。因此我们要根据继电保护系统的两个关键性指标进行可靠性评价，目前我们选取一下几个指标进行继电系统的可靠性评价，评价指标如下：

1）概率表示指的是继电系统及其设备和元件在一定的工作时间内或额定时间内可以完成的额定功能的几率；

2）时间表示简写为MTTF，是指继电保护系统设备使用到设备出现故障所经历的平均时间；

3）频率表示，继电系统的机电设备在一定的运行时间内可以明确统计出来的设备元件正确动作和总动作次数之间的比率。

2 继电保护系统可靠性的影响因素

2.1 继电保护装置本身缺陷

一些继电保护系统装置设备的厂家出于生产设备的成本考虑，产品生产过程中不符合质量生产标准，产品基本元件的质量缺陷导致后期再设备的使用过程中出现在形形色色的问题，造成了潜在的继电系统使用缺陷。另一方面，继电设备系统在安装中要求较高，有些设备安装过程中未能遵循严格的安装标准，导致在后期使用过程中，设备元件出现潜在的使用损害，不可避免的造成设备磨损。因此继电保护系统中存在装置本身的潜在缺陷是影响可靠运行的关键因素。

2.2 电磁波干扰

近年来，微机保护装置广泛应用于电力系统中用于继电保护。微机保护装置容易操作并且具有很高的正确性，其市场应用的广泛程度越来越大。但是微机保护装置存在其弊端性，由于微机保护装置在运行中会产生强大的电磁场，其产生的电磁干扰会很大成都的影响继电保护系统的可靠运行。

2.3 继电保护装置的硬件方面

继电保护系统的可靠性硬件装置包括继电保护主要装置、继电保护的辅助设备、二次回路以及装置的借口和断电器等。无论是微机保护装置还是数字化保护设备，都是包含许多应用软件和电子元件的综合整体。继电系统的保护装置和辅助装置在使用过程中一旦出现设备元件的老化和损害现象都会很大程度的影响继电保护设备的征程运行。继电保护系统的硬件设备是系统运行的基础，保证硬件结构的完整性和设备的准确性是我们保证可靠性运行的根本。各种材质的设备元件会随着不断改变的外界条件而发生各种差异的情况，相应的会给继电保护设备以及系统可靠性带来的影响。

3 继电保护可靠性的计算方法

继电保护可靠性的计算是我们保障继电装置使用的关键问题。采用合适的计算方法对于继电保护设备元件的可靠计算至关重要。目前广泛应用的继电保护的计算方法包括故障树法、Markov模型法和GO法等。

3.1 故障树法

系統可靠性分析方法就是建立分析系统的评价模型，利用评价模型可以全面的了解继电设备的中存在的问题，并可以判断继电系统的薄弱设备，从而对继电设备系统进行可靠性评价。故障树法就是利用逻辑分析方法，建立故障分析的层次性，使设备运行的问题非常明确。故障树法层次清晰，目标明确，逐层分析，是行之有效的继电保护系统可靠性分析方法。

3.2 Markov模型法

繼电保护可靠性是随时间不断变化的，Markov模型正是这样一种根据时间变化考虑变量特征的分析方法，我们利用Markov模型可对继电系统的设备元件进行有效评价。考虑时间变化分析是在已知时刻t0的问题，分析在t>t0状态的设备可靠性。

3.3 GO法

我们采用一种系统的概率分析，以成功为导向，输入时间进行GO法计算。GO法可以操作符号流和信号流，进行逻辑分析。

4 继电保护系统风险评估

在电力系统中，继电保护有着非常重要的意义，即我们要关注他的选择性、灵活性、及时性和可靠性原则，最终才能实现安全有效的继电保护。首先需要预测继电保护系统的固定数值进行风险预估，对定值评价是继电保护的基础工作。其次需要对继电保护系统的硬件设备进行风险评价，硬件系统的安全性分析是保障继电装置的有效措施。

5 结论

继电保护系统可靠性是保障电力系统运行的关键，影响其可靠性的指标包括继电保护装置本身缺陷、电磁波干扰和装置的硬件方面。采用的计算方法包括故障树法、Markov模型法和GO法。其风险评估主要是对其定值和硬件进行评价，对继电保护系统全面认识。

参考文献：

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[2] 苗建勋，武毅，孙洪玉，等.继电保护可靠性及其风险评估研究[J].电子制作，2014，6：173.

[3] 孟凡.继电保护可靠性及其风险评估研究[J].

作者简介：冯硕（1986-），男，本科，河北唐山人，唐国际唐山热电有限责任公司设备部自动化室继电保护班，助理工程师，研究方向：继电保护。